CN1080850C

CN1080850C - 免震装置

Info

Publication number: CN1080850C
Application number: CN96190742A
Authority: CN
Inventors: 岸园司; 下田郁夫; 威廉·H·鲁滨逊
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Corp; Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2002-03-13
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: KR100316196B1; IT1284199B1; WO1997006372A1; US5761856A; CN1158155A; MY115738A; NZ313289A; ITRM960550A0; KR970705712A; ITRM960550A1

Abstract

一种免震装置，包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体(3)和配置在由弹性体(3)的内周面(9)规定的中空部(12)内的柱状铅(4)，柱状铅(4)的体积Vp与柱状铅(4)未插入且弹性体(3)上施加有载荷状态下的中空部(12)的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。

Description

免震装置

技术领域

本发明涉及配置在两个结构物之间、吸收两结构物间相对性的水平振动能量、降低对结构物的振动加速度用的装置，尤其是使地震能量衰减、降低地震输入加速度、防止建筑物和桥梁之类的结构物损坏用的免震装置，以及使用一个以上这种免震装置的系统。

背景技术

作为振动能量吸收体，已知的有如日本发明专利公告公报1986年第17984号所记载的一种，该振动能量吸收体具有固定在两结构物间、经施加剪切力而产生塑性变形的铅构件。这样的作为振动能量吸收体的铅构件，在其塑性变形中，不会发生龟裂，能令人满意地吸收振动能量，但发生变形之后，也不同于一般的弹簧，吸收的能量不再返回结构物，保持其变形后的状态，很难使其复原到结构物原来的位置。

将形成弹性材料层的橡胶等构成的弹性板与形成刚性材料层的金属板交替层叠，并经硫化粘结等使其相互固结而成的免震装置，其弹性体可降低地震输入加速度，保护结构物免受地震的破坏力，但其振动能量吸收能力较低，单独用此作为免震装置时，与上述的铅构件相比，受到地震动的结构物在地震后到达到振动静止需要很长时间，从地震工程学和振动工程学的观点来看，在实际应用方面存在种种问题。

因此，为了使铅构件在发生塑性变形时具有振动能量吸收能力，同时使弹性体对地震输入加速度具有降低能力及复原能力，上述公报还提出了一种备有弹性体和贯穿该弹性体配置的柱状铅的免震装置。

图1和图2所示的免震装置5，具有由形成弹性材料层的橡胶等构成的弹性板1和形成刚性材料层的环状刚性板2交替层叠并相互固定而成的环状的弹性体3，配置在由弹性体3的圆筒状内周面9规定的中空部12内的圆柱状铅4，与圆柱状铅4的下侧面和上侧面分别抵接并用螺栓等分别安装在弹性体3的下侧面和上侧面上的凸缘板18和19，使用时例如，凸缘板18一侧固定在基础之类的一个结构物上，建筑物之类的另一结构物搭载在凸缘板19一侧，通过凸缘板19承受来自建筑物等的垂直向载荷X。

如上所述的免震装置5，配置在中空部12的圆柱状铅4若不是无缝隙地由弹性体3加以限制，则当地震产生横向力(水平向力)F时，在弹性体3的内周面9和与其相接的圆柱状铅4的圆筒状外周面之间会产生缝隙，横向力F与横向位移(水平方向位移)δ之间的关系如图5的磁滞曲线(履歷曲綫)21所示呈不稳定的特性，圆柱状铅4带来的效果并不大，很难获得所希望的免震效果。另一方面，若用弹性体3超过必要地限制圆柱状铅4，则在地震产生的横向力F引起的圆柱状铅4的塑性变形中，弹性体3的弹性材料层会被过度压缩，这样也会导致弹性体3的弹性材料层早期劣化，产生耐久性方面的问题。此外，为了形成圆柱状铅而向弹性体3的中空部12内压入的铅的量是有限度的，很难将一定量以上的铅压入弹性体3的中空部12内，若勉强压入，弹性体3本身有可能损坏。

此外，图1和图2所示的免震装置5，若经多次地震反复发生横向位移，则在圆柱状铅4的上下侧面的周边部会形成圆角，在该周边部与弹性体3之间有可能产生环状缝隙。

另外，当上述免震装置5受到地震产生的横向力F时，该横向力F与横向位移δ的关系，在对角刚性Ker与弹性体3的横向(水平向)刚性Kr相同时，换言之，当按照由弹性体3无缝隙地加以限制的圆柱状铅4的剪切屈服载荷Au求出的剪切屈服载荷特性值Qd(该Qd与剪切屈服载荷Au之间在设计上用双曲线特性表示磁滞曲线时，为方便起见，使Qd＝0.8·Au，在本发明中，把Qd称为剪切屈服载荷)变小时，则可描绘出如图3所示的磁滞曲线，而当对角刚性Ker比刚性Kr大时，换言之，由弹性体3无缝隙地加以限制的圆柱状铅4的剪切屈服载荷Qd变大时，则可描绘出如图4所示的磁滞曲线。在此，剪切屈服载荷Qd用下式表示。

Qd＝ap·σpd……(1)

在式(1)中，ap是圆柱状铅4剪切面的面积(在本发明中，定义为刚性材料层内周所包围的圆柱状铅4的横截面积)，相当于针对施加于免震装置5的横向力F的圆柱状铅4的剪切面的面积，σpd是未由弹性体3无缝隙地加以限制时的圆柱状铅4本身的剪切屈服应力(以下把此称为设计剪切屈服应力)，当用纯铅(纯度为99.9％以上)时，若振动在0.5Hz且应变振幅在50％以上时，采用的设计值是85kg/cm²。

但是，描绘出如图3所示的磁滞曲线的免震装置5，虽然在地震中免震效果非常好，但搭载其上的结构物与基础之间的相对位移大，另外，地震后的后晃动持续时间较长，若是长周期分量大的地震动则有发生共振之虞，此外，来台风等强风时，所搭载的结构物有时会发生大幅度的摇晃。另一方面，免震装置5产生的动态固有振动周期是由图3和图4所示的对角刚性Ker给出的，可描出如图4所示的磁滞曲线的免震装置5，即使刚性Kr较小，当对角刚性Ker大时，圆柱状铅4的剪切屈服载荷Qd也会增大，很难取得发挥免震效果所需的充分的长周期化，其结果，免震效果差。

此外，圆柱状铅4的剪切屈服载荷Qd符合式(1)的必要条件是，圆柱状铅4在发生周期性剪切变形期间及其后都应由构成弹性体的弹性材料层和刚性材料层元缝隙地加以限制。

鉴于上述诸点，本发明的目的在于，提供一种能对配置在弹性体中空部分的柱状铅按规定无缝隙地予以限制，其结果，能获得具有稳定的免震特性并能避免弹性体的弹性材料层和柱状铅的疲劳和损坏的、耐久性和免震效果及制造性均出色的免震装置。

此外，本发明着眼于剪切屈服载荷Qd与以下将叙述的弹性体支承载荷W之间的关系，并通过将由此关系获得的柱状铅剪切面的面积ap与弹性体载荷面的面积Ar之比设定在规定范围之内，提供一种免震效果出色，并且能减小结构物与基础之间的相对位移、地震后的后晃动也能很快衰减、来台风等强风时也能减小所搭载的结构物的横向摇晃，且能取得发挥免震效果所需的充分的长周期化、即使是长周期分量的地震动也无发生共振之虞的免震装置。

另外，本发明的目的在于，提供一种至少使用一个如上所述的免震装置的系统。

发明的公开

根据本发明的一种免震装置，包括柱状铅、由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及至少由该弹性体的内周面规定的、紧密配置有柱状铅的中空部，并且，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的其各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体施加有载荷状态下的中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12，从而达到了上述目的。

此外，根据本发明的一种免震装置，包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及贯穿该弹性体配置的至少一个柱状铅，柱状铅在其剪切方向无缝隙地由弹性体加以限制，使该柱状铅的剪切屈服载荷Qd等于柱状铅剪切面的总面积ap与设计剪切屈服应力σpd之积，柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar为0.01-0.12，从而达到了上述目的。

根据本发明的一种免震装置，包括至少一个柱状铅、由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及至少由该弹性体的内周面规定的、紧密配置有柱状铅的至少一个中空部，并且，柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar为0.01-0.12，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体上施加有载荷状态下的中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12，从而达到了上述目的。

上述两免震装置最好也如上所述，刚性材料层具有在弹性体中并被分别配置在其各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部。

本发明是根据如下见解完成的，即，配置在中空部的柱状铅体积Vp，与弹性体内周面所规定的中空部的容积Ve，具体是在配置柱状铅之前，换言之，在压入形成柱状铅用的铅之前，弹性体上施加有载荷状态下的中空部(以下称之为缩小中空部)的容积Ve有一定关系的免震装置，其耐久性和免震效果及制造性能特别出色。

即，在本发明的免震装置中，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与缩小中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。缩小中空部的容积Ve随施加于弹性体的垂直向载荷、换言之，随免震装置所支承的结构物的重量而增减，此外，对于缩小中空部的容积Ve，配置有体积超过1.00倍的柱状铅状态下的中空部的容积也不同。对于缩小中空部的容积Ve，在中空部配置有体积充分超过1.00倍的柱状铅的免震装置，如图6所示，在规定中空部12的弹性体3的内周面9处，圆柱状铅4进入弹性体3的构成弹性材料层的橡胶等形成的弹性板1，在该弹性板1的位置形成环状的凹面31，而在构成刚性材料层的环状刚性板2的位置形成环状的凸面32。

然而，当所配置的圆柱状铅4比缩小中空部的容积的1.00倍(比Vp/Ve＝1.00)还少时，在弹性体3的内周面9与面对该内周面9并与之接触的圆柱状铅4的外周面之间，容易产生缝隙，因此免震装置5在动作过程中，即，在向免震装置5反复施加横向力F期间，在弹性体3内周面9与圆柱状铅4外周面之间容易产生缝隙，会显示如磁滞曲线21所示那样的不稳定的免震特性。可以推测，其原因在于，圆柱状铅4至少在剪切方向未被弹性体3无缝隙地加以限制，产生了剪切变形之外的变形，圆柱状铅4不呈现设计剪切屈服应力(通常，纯度99.9％以上的高纯度铅，设计值取为85kg/cm²)。

另一方面，当所配置的圆柱状铅4大于缩小中空部的容积的1.12倍(比Vp/Ve＝1.12)时，圆柱状铅4过大地切入弹性板1内，如图6的符号41所示，弹性体3的内周面9过度地成为凹面，在该位置附近的弹性板1与刚性板2之间的剪切应力会过大。在这样的过度产生应力的状态下，会加速弹性板1的劣化，耐久性下降。另外也已判明，在免震装置5的制造过程中，为了在中空部12形成圆柱状铅4而压入大于缩小中空部容积的1.12倍的铅，则不但必须极大加大其压入力，而且有因压入而损坏弹性体3之虞，很难。

另外，从以下实施例也可以明了，尤其是为了求得所谓的触发功能，即在小的振动输入时显示高刚性而在大的振动输入时显示低刚性的功能，并为了尤其能很好对应大振幅的地震动，比Vp/Ve为1.02以上为宜。另外，比Vp/Ve在1.02-1.07的范围内时，制造性能特别出色。

图2所示的免震装置5，如前所述，经受多次地震，在圆柱状铅4的上下侧面周边部与弹性体3之间会产生环状缝隙，可能在长期使用后，免震特性会因该环状缝隙而变得不稳定。但在本发明中，把柱状铅的两端部分别紧密配置在由各厚壁刚性板的内周面所规定的中空部的各端部，以防止环状缝隙的发生，防止免震特性的劣化。

此外，本发明是根据如下见解完成的，即，在柱状铅由弹性体无缝隙地加以限制、柱状铅的剪切屈服载荷Qd等于该柱状铅剪切面的面积ap与设计剪切屈服应力σpd之积的免震装置中，着眼于所要求的特性可用柱状铅的剪切屈服载荷Qd与弹性体对于所搭载的结构物的支承载荷W之比来评价这一点，当剪切屈服载荷Qd与支承载荷W之比Qd/W比0.02小时，所搭载的结构物与基础的相对位移大，且地震后的后晃动持续时间较长，在长周期分量大的地震动中有发生共振之虞，来台风等的强风时，所搭载的结构物有发生大晃动之虞，而另一方面，比Qd/W比0.08还大时，很难达到长周期化，其结果是免震效果下降。

在免震装置5中，圆柱状铅4的剪切屈服载荷Qd由上述式子(1)给出，而弹性体3的支承载荷W，则由下式(2)给出：

W＝Ar·P……(2)

式中，Ar是弹性体3的载荷面的面积，相当于对于施加在免震装置5上的垂直向载荷X、即对于支承载荷W的弹性体3的受压面积，P是对于施加于免震装置5的垂直向载荷X的弹性体3的平均压缩应力，在免震装置的设计中，一般取60kg/cm²-130kg/cm²左右的值。

而比Qd/W表示如下：

\frac{Qd}{W} = \frac{ap \cdot σpd}{Ar \cdot P} = 0.02 - 0.08

在此，若设σpd＝80kg/cm²，P＝130kg/cm²，则比Qd/W的上限值，换言之，ap/Ar的上限值约为0.12，若设σpd＝100kg/cm²，P＝60kg/cm²，则比Qd/W的下限值，换言之，ap/Ar的下限值约为0.01。又，上述的σpd的值是振动为0.5Hz且应变振幅为50％以上时的值。

即，通过使柱状铅的剪切面面积ap与弹性体的载荷面面积Ar之比ap/Ar在0.01-0.12的范围之内，可获得良好的免震效果，能减小结构物与基础的相对位移，并且地震后的后晃动也能很快衰减，来台风等强风时也能减少所搭载的结构物的横向摇晃，而且可实现长周期化，即使是长周期分量的地震动也无发生共振之虞。

另外，从以下实施例也可以明了，通过使比ap/Ar在0.02-0.07的范围内，可以获得令入满意的效果，而把ap/Ar设定在0.03-0.06的范围内，则能进一步获得更好的效果。

在一个弹性体内配置多个柱状铅时也一样，本发明也包括该种情况，使柱状铅的剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar在上述范围之内。

再有，本发明是根据如下见解完成的，即，通过使上述柱状铅的体积Vp与缩小中空部的容积Ve有如上所述的一定的关系，使柱状铅无缝隙地由构成弹性体的弹性材料层和刚性材料层加以限制，其结果，可以提供能确保符合式(1)的柱状铅的剪切屈服载荷Qd，并且除此效果之外，耐久性、免震效果及制造性能也特别出色的免震装置。

即，本发明的免震装置，除了上述面积比之外，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与缩小中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。本发明的免震装置也可以使柱状铅切入弹性体的弹性材料层，使规定中空部的弹性体的内周面在弹性材料层的位置呈凹面，而在刚性材料层的位置呈凸面。

在本发明中，弹性材料层的材料，可以使用天然橡胶、硅橡胶、高衰减橡胶、聚氨酯橡胶或氯丁橡胶等等，但以天然橡胶为宜。弹性材料层的各层厚度，在无载荷状态下以1mm-30mm左右的为佳，但并不受此限制。另外，刚性材料层的原材料，可以使用钢板、碳纤维、玻璃纤维或芳香族聚酰胺纤维等的纤维增强合成树脂或者纤维增强硬质橡胶板等等，其厚度最好是，各厚壁刚性板为10mm-50mm左右，而其他各层为1mm-6mm左右，但并不受此限制，再有，其张数也无特别的限定。弹性体和柱状铅最好使用圆环状体和圆柱状体，但也可使用其他形状，例如椭圆或方形体和椭圆或方形体。贯穿弹性体配置的柱状铅可以是一个，但也可以在一个弹性体内形成多个中空部，在该多个中空部内分别配置柱状铅来取代配置一个柱状铅，以构成免震装置。另外，这些多个中空部的各柱状铅在有关比Vp/Ve方面，不必以上述相同的条件进行配置，也可以以各不相同的条件配置，各柱状铅在比Vp/Ve方面以满足上述条件为佳，但也可以让多个柱状铅内的一部分柱状铅在比Vp/Ve方面不满足上述条件进行配置。

本发明也可以应用于具有一个以上的、包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的刚性体和配置在由该弹性体内周面规定的至少一个中空部内的柱状铅的上述免震装置的系统，最好是配置在多个结构物与基础之间的系统，此时，为使柱状铅的剪切屈服载荷Qd等于柱状铅的剪切面面积ap与设计剪切屈服应力σpd之积，柱状铅由相应的弹性体无缝隙地加以限制，柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的总面积∑Ar之比∑ap/∑Ar为0.01-0.12即可，另外，如果柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的总面积∑Ar之比∑ap/∑Ar为0.01-0.12，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体上施加有载荷状态下的中空部(缩小中空部)的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12，则同样能获得上述效果。此外，在本系统中同样地，通过使比∑ap/∑Ar在0.02-0.07的范围内，可以获得令入满意的结果，而把∑ap/∑Ar限定在0.03-0.06的范围内，则能获得更令人满意的效果，而另一方面，若比Vp/Ve为1.02-1.07，则可获得良好的制造性能。

此外，本系统的免震装置，其规定中空部的弹性体的内周面也可以因柱状铅切入弹性体的弹性材料层内而在该弹性材料层的位置呈凹面，而在刚性材料层的位置呈凸面。又，配置有多个免震装置的系统，多个免震装置不必在比Vp/Ve相同的上述条件下配置，也可以在各不相同的条件下配置，另外，关于比Vp/Ve各免震装置以满足上述条件为佳，但也可以将多个免震装置之中的一部分免震装置配置为在比Vp/Ve方面不满足上述条件。

再有，在结构物和基础之间配置一个以上的具有柱状铅的免震装置的上述系统中，也可以在结构物与基础之间，与具有柱状铅的免震装置一起，配置由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的、具有元中空部的实心弹性体的至少一个其他的免震装置。

在结构物和基础之间配置有至少一个具有柱状铅的免震装置和至少一个具有实心弹性体的免震装置的系统，在组成各免震装置时，弹性体载荷面的总面积∑Ar内要包括不具有柱状铅的免震装置的实心弹性体的载荷面，使比∑ap/∑Ar满足上述条件。

根据本发明，能将配置在弹性体中空部的柱状铅按所希望进行限制，其结果，能提供可获得稳定的免震特性、且具有触发功能、能很好地与大振幅的地震动相对应、并且能避免弹性体的弹性材料层和柱状铅的劣化、耐久性和免震效果及制造性能均佳的免震装置。

此外，根据本发明，因为将柱状铅的剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar设定在规定的范围之内，所以，能提供免震效果良好、能减小结构物与基础的相对位移、地震之后的后晃动也能很快衰减、来台风等的强风时也能减小所搭载的结构物的横向摇晃、并能实现发挥免震效果所需要的充分的长周期化、在长周期的地震动中也无共振之虞的免震装置。

以下参照附图详细说明本发明的最佳实施例。通过以下的说明，上述发明及其目的以及其他的发明及目的将更明了。又本发明并不受这些实施例所限。

附图简介：

图1为本发明免震装置的立体图。

图2为图1所示免震装置的剖视图。

图3为免震装置的动作说明图。

图4为免震装置的动作说明图。

图5为免震装置的动作说明图。

图6为图1所示免震装置的局部放大剖视图。

图7为本发明免震装置一较佳实施例的剖视图。

图8为图7所示实施例的效果说明图。

图9为图7所示实施例的效果说明图。

图10为图7所示实施例的效果说明图。

图11为图7所示实施例的效果说明图。

图12为图7所示实施例的效果说明图。

实施例

图7所示的本例中的免震装置5，包括由环状的弹性板1形成的弹性材料层及由环状的薄壁刚性钢板2和环状的厚壁刚性钢板15、16形成的刚性材料层交替层叠而成的环状弹性体3，紧密配置于至少由弹性体3的内周面9所规定的中空部12内的圆柱状铅4，通过螺栓17分别与钢板15、16连接的凸缘板18、19，以及在圆柱状铅4的上面和下面、将凸缘板18、19与钢板15、16在剪切方向(F方向)相互固定的剪切键20，紧密配置有圆柱状铅4的中空部12除了受到内周面9的规定之外，还受到下方剪切键20的上侧面21和上方剪切键20的下侧面22的规定。在免震装置5中，钢板15和16被埋设在弹性体3的上下端面侧的弹性材料层内，圆柱状铅4的下端部23紧密配置在由钢板15的内周面规定的中空部12的下端部，圆柱状铅4的上端部24紧密配置在由钢板16的内周面规定的中空部12的上端部。本免震装置5的凸缘板18侧连接于基础10，凸缘板19侧连接于结构物11。在本例中，为了形成弹性材料层，使用厚度5mm的天然橡胶制成的25片环状弹性板1，为了形成刚性材料层，使用了厚度2.3mm的22片环状钢板2和厚度31mm的环状钢板15和16。

制造本发明的免震装置5时，首先准备好环状的弹性体3，即，将环状的弹性板1和钢板2交替层叠后，在其上面和下面配置环状的钢板15、16，再在模子内加压进行硫化粘结等，使其互相固定而制成环状弹性体3，然后，将铅压入弹性体3的中空部12，使其在中空部12形成圆柱状铅4。铅的压入可用液力压头之类装置将铅推压入中空部12来进行，以使圆柱状铅4在中空部12由弹性体3无缝隙地加以限制。铅压入之后，安装剪切键20及凸缘板18、19。又，在模子内加压进行硫化粘结形成弹性体3时，最好要形成覆盖住钢板2、15和16的外周面的圆筒状被覆层25。本例中的被覆层的厚度为10mm。另外，在上述形成过程中，也可以使弹性板1内周侧的一部分移动并覆盖住钢板2、15和16的内周面，形成与圆筒状被覆层25相同但比其薄得多的圆筒状被覆层。

对于在无载荷状态下的弹性体3的高度为240mm的如图7所示的免震装置5，可改变其比ap/Ar，求出各种比ap/Ar下的由基础10的振动能量Eb引起的结构物11的振动能量Es。图8示出了所获得的比ap/Ar与免震装置5的能量传递率Es/Eb的关系。

另外，该能量传递率是在使用以上各种值之外，还设免震装置5的面压为80kg/cm²，弹性板1的剪切弹性率G为6kg/cm²，作为输入，使用埃尔森特罗(Elcentro)地震波、十胜近海地震波、八户地震波及TAFT地震波，对其进行统计处理后求出的。

从图8可知，比ap/Ar在0.01-0.12范围内时，能量传递率Es/Eb在1/2以下，基础10的振动能量被充分衰减后传递给结构物。此外还可确认，一旦比ap/Ar超过0.12，则加速度响应比(响应/输入)约为50％以上。另外还判明，当比ap/Ar不到0.01时，结构物11与基础10的相对位移会达到例如最佳比ap/Ar＝0.05时的2-3倍，无实用性。

另外，当比ap/Ar在0.02-0.07范围内时及在0.03-0.06范围内时，从图8可知，可分别获得更佳的能量传递率Es/Eb。

另一方面，对于在图7所示的免震装置5中，钢板2、15和16的外径为500mm、内径为90mm的免震装置5，施加垂直载荷57tonf(面压30kgf/cm²)-342tonf(面压180kgf/cm²)，通过实验求出了水平向位移与水平向力的关系。该关系如图9-图12所示。在图9-图12中，(a)所示为免震装置5的整个弹性板1本身的横向位移(水平方向位移)10％时，而(b)和(c)所示为50％和100％时的状况。当施加图9所示的垂直载荷57tonf(面压30kgf/cm²)时，比Vp/Ve为1.03，当施加图10所示的垂直载荷114tonf(面压60kgf/cm²)时，比Vp/Ve为1.00，当施加图11所示的垂直载荷280tonf(面压120kgf/cm²)时，比Vp/Ve为1.02，当施加图12所示的垂直载荷342tonf(面压180kgf/cm²)时，比Vp/Ve为1.11。以上情况下的比ap/Ar为0.03。

从图9、图11和图12可知，比Vp/Ve为1.02以上时，尤其能获得触发功能，能与大振幅的地震很好对应。此外从图10可知，当Vp/Ve不满1.0-1.02时，不能很好地获得触发功能。另外已判明，当比Vp/Ve在1.07以下时，在制造过程中铅容易压入中空部12，铅的压入并不怎么困难。并且也已弄清，当比Vp/Ve在1.12以上时，要将铅压入中空部12是很困难的，会损坏弹性体3。

又，在上述免震装置5中，钢板15和16与凸缘板18和19是分别形成的，但也可以在凸缘板18和19上一体形成厚壁刚性板，做成具体的免震装置。

Claims

1.一种免震装置，包括柱状铅、由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及至少由该弹性体的内周面规定的、紧密配置有柱状铅的中空部，其特征在于，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体上施加有载荷状态下的中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。

2.根据权利要求1所述的免震装置，其特征在于，所述比Vp/Ve为1.02-1.07。

3.根据权利要求1或2所述的免震装置，其特征在于，所述规定中空部的弹性体的内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在该弹性材料层位置呈凹面。

4.根据权利要求1或2所述的免震装置，其特征在于，所述规定中空部的弹性体的内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在所述刚性材料层位置呈凸面。

5.一种免震装置，包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及贯穿该弹性体配置的至少一个柱状铅，其特征在于，该柱状铅的剪切屈服载荷Qd等于所述柱状铅剪切面的面积ap与所述柱状铅的设计剪切屈服应力σ pd之积，这样，该柱状铅在其剪切方向无缝隙地由所述弹性体加以限制；所述柱状铅剪切面的总面积∑ap与所述弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar为0.01-0.12；规定中空部的所述弹性体的内周面因所述柱状铅进入所述弹性体的弹性材料层，从而在该弹性材料层位置形成凹面。

6.根据权利要求5所述的免震装置，其特征在于，所述比∑ap/Ar为0.02-0.07。

7.根据权利要求5所述的免震装置，其特征在于，所述比∑ap/Ar为0.03-0.06。

8.根据权利要求5-7中的任一项所述的免震装置，其特征在于，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部。

9.一种免震装置，包括至少一个柱状铅、由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及至少由该弹性体的内周面规定的、紧密配置有柱状铅的至少一个中空部，其特征在于，柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的面积Ar之比∑ap/Ar为0.01-0.12，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体上施加有载荷状态下的中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。

10.根据权利要求9所述的免震装置，其特征在于，所述比∑ap/Ar为0.02-0.07。

11.根据权利要求9所述的免震装置，其特征在于，所述比∑ap/Ar为0.03-0.06。

12.根据权利要求9-11中的任一项所述的免震装置，其特征在于，所述比Vp/Ve为1.02-1.07。

13.根据权利要求9-11中的任一项所述的免震装置，其特征在于，规定中空部的弹性体内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在该弹性材料层位置呈凹面。

14.根据权利要求9-11中的任一项所述的免震装置，其特征在于，规定中空部的弹性体内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在刚性材料层位置呈凸面。

15.根据权利要求9-11中的任一项所述的免震装置，其特征在于，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部。

16.一种具有一个以上免震装置的免震系统，该免震装置包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及贯穿该弹性体配置的至少一个柱状铅，其特征在于，所述柱状铅的剪切屈服载荷Qd等于该柱状铅剪切面的面积ap与该柱状铅的设计剪切屈服应力σpd之积，这样，该柱状铅在其剪切方向无缝隙地由所述弹性体加以限制；所述柱状铅剪切面的总面积∑ap与所述弹性体载荷面的总面积∑Ar之比∑ap/∑Ar为0.01-0.12；规定中空部的所述弹性体的内周面因所述柱状铅进入所述弹性体的弹性材料层，从而在该弹性材料层位置形成凹面。

17.根据权利要求16所述的免震系统，其特征在于，所述比∑ap/∑Ar为0.02-0.07。

18.根据权利要求16所述的免震系统，其特征在于，所述比∑ap/∑Ar为0.03-0.06。

19.根据权利要求16-18中的任一项所述的免震系统，其特征在于，在免震装置中，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部。

20.根据权利要求16-18中的任一项所述的免震系统，其特征在于，该免震系统还设有一个以上具备由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的实心弹性体的其他免震装置，所述弹性体载荷面的总面积∑Ar是包括了其他免震装置弹性体的载荷面的值。

21.一种具有一个以上免震装置的免震系统，该免震装置包括由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的弹性体，以及配置在由该弹性体内周面规定的至少一个中空部内的柱状铅，其特征在于，柱状铅剪切面的总面积∑ap与弹性体载荷面的总面积∑Ar之比∑ap/∑Ar为0.01-0.12，配置在中空部的柱状铅的体积Vp与柱状铅未插入且弹性体上施加有载荷状态下的中空部的容积Ve之比Vp/Ve为1.02-1.12。

22.根据权利要求21所述的免震系统，其特征在于，所述比∑ap/∑Ar为0.02-0.07。

23.根据权利要求21所述的免震系统，其特征在于，所述比∑ap/∑Ar为0.03-0.06。

24.根据权利要求21-23中的任一项所述的免震系统，其特征在于，所述比Vp/Ve为1.02-1.07。

25.根据权利要求21-23中的任一项所述的免震系统，其特征在于，在免震装置中，规定中空部的弹性体内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在该弹性材料层位置呈凹面。

26.根据权利要求21-23中的任一项所述的免震系统，其特征在于，在免震装置中，规定中空部的弹性体内周面因柱状铅切入弹性体的弹性材料层而在刚性材料层位置呈凸面。

27.根据权利要求21-23中的任一项所述的免震系统，其特征在于，在免震装置中，刚性材料层具有分别配置在弹性体中的各端面侧的厚壁刚性板，柱状铅的一端部紧密配置在由一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的一端部，柱状铅的另一端部紧密配置在由另一个厚壁刚性板内周面规定的中空部的另一端部。

28.根据权利要求21-23中的任一项所述的免震系统，其特征在于，还设有一个以上具有由弹性材料层和刚性材料层交替层叠而成的实心弹性体的其他免震装置，所述弹性体载荷面的总面积∑Ar是包括其他免震装置弹性体的载荷面的值。